Sacchetto d'acqua trafitto senza gocciolare

Cosa imparerà

• Che la plastica dei sacchetti è un polimero: lunghe catene di molecole aggrovigliate che si allungano senza rompersi.
• Che un materiale elastico teso stringe ciò che ha dentro e fa da guarnizione (come le guarnizioni dei rubinetti).
• Che il modo in cui si fanno le cose conta: una puntura veloce e con punta fine fa un foro pulito; una lenta strappa.
• A prevedere, contare e registrare: quante matite regge e che cosa succede quando se ne sfila una.

Prepara prima

• Tempera tutte le matite subito prima (punta a cono di almeno 15 mm).
• Stampa la sagoma A al 100 %.
• Verifica che il sacchetto non abbia buchi: riempilo, chiudilo e schiaccialo un po' sopra il lavello.
• Tieni a portata di mano uno strofinaccio e fai l'attività sopra il lavello o una bacinella.

Materiali e attrezzi

• Sacchetto per congelatore con chiusura zip — 1 (e 1 di ricambio)
  polietilene a bassa densità (LDPE), 1 L, ≈ 18 × 20 cm, trasparente; morbido al tatto, che non scricchioli
• Matite di grafite — 7–12
  Ø 7 mm, rotonde o esagonali, con punta lunga e fine appena temperata
• Acqua — ≈ 700 ml
  del rubinetto; per vederla meglio, 2 gocce di colorante alimentare
• Pennarello indelebile a punta fine — 1
  per segnare i punti sul sacchetto vuoto

Attrezzi

• Temperamatite — lasciare tutte le matite con la punta lunga e fine
• Caraffa graduata — misurare l'acqua
• Lavello o bacinella — lavorarci sopra e svuotare il sacchetto alla fine

Pezzi e sagome

• A · Sagoma dei punti da forare (sacchetto da 18 × 20 cm) ×1 — carta

Passo passo

1. Tempera le matite

   Tempera 7–10 matite fino a lasciare una punta lunga e fine, a cono di almeno 15 mm. Verifica che nessuna abbia la mina rotta.

   Verifica: Tocca la punta con attenzione: deve pungere come uno spillo grosso.

2. Segna i punti

   Metti il sacchetto vuoto e piatto sopra la sagoma A, con la chiusura in alto, e ricalca con il pennarello indelebile i 10 punti numerati sulla faccia davanti.

3. Riempi il sacchetto

   Misura circa 700 ml d'acqua (tre quarti di un sacchetto da 1 L) e versali nel sacchetto tenendolo dentro una caraffa o una ciotola perché stia in piedi.

   Verifica: L'acqua deve restare sopra tutti i punti segnati (linea «livello dell'acqua»).

4. Chiudi facendo uscire l'aria

   Chiudi lo zip quasi del tutto, schiaccia piano il sacchetto per far uscire l'aria dall'ultimo centimetro e finisci di chiudere. Ripassa la chiusura con le dita due volte.

   Verifica: Tieni il sacchetto capovolto 3 secondi sopra il lavello: non deve gocciolare.

5. Tieni il sacchetto sopra il lavello

   Tieni il sacchetto dalla chiusura con una mano (oppure lo tiene un adulto con due mani), appeso sopra il lavello, con la faccia segnata rivolta verso di te.

6. Infila la prima matita

   Appoggia la punta della matita sul punto 1 e spingila con un solo movimento rapido e deciso, dritta, finché non esce dalla faccia dietro. Lascia la matita centrata, con la stessa lunghezza fuori da ogni lato.

   Verifica: Guarda i due fori: la plastica si è tesa intorno alla matita e non gocciola (al massimo una goccia all'inizio).
   Trucco: Se quando arrivi alla faccia dietro fa fatica, gira un po' la matita mentre spingi, come una vite.

7. Non muoverla

   Lascia la matita ferma dov'è. Non girarla e non sfilarla: se la muovi avanti e indietro allarghi il foro e può cominciare a gocciolare.

8. Continua con le altre

   Infila le matite nei punti da 2 a 7 seguendo l'ordine, ognuna con un movimento rapido. Conta ad alta voce ogni matita che entra senza perdite.

   Verifica: Con 7 matite il sacchetto non deve gocciolare. Se un foro gocciola, guarda se la matita è storta.

9. Cerca il record

   Se vuoi, continua con i punti 8, 9 e 10: sono tutti a 3 cm (30 mm) o più dagli altri. Annota quante matite regge il sacchetto prima della prima perdita. Per superare 10, usa un sacchetto da 3 L e segna punti nuovi, sempre sotto il livello dell'acqua e distanziati di 30 mm.

10. Sfila una matita e svuota

    Sopra il lavello, sfila una matita e osserva i due zampilli d'acqua. Poi apri la chiusura, svuota il sacchetto nel lavello e sfila le altre matite. Asciugale con uno strofinaccio.

Funziona? La prova

Con il sacchetto da 1 L pieno per tre quarti, infila 7 matite appuntite nei punti segnati e tienilo 1 minuto sopra il lavello.

Cosa deve succedere: Nessun foro gocciola (al massimo qualche goccia isolata quando fori). Un sacchetto per congelatore da 1 L di solito regge 10–15 matite ben distanziate. Quando ne sfili una, escono due zampilli sottili d'acqua.

Se qualcosa non va

• Il sacchetto si squarcia quando lo fori — Matita spuntata, puntura lenta o sacchetto di plastica rigida che scricchiola. Soluzione: Fai la punta lunga, fora di colpo e usa un sacchetto per congelatore morbido (LDPE).
• Gocciola intorno a una matita — La matita si è mossa o è storta, oppure il foro è troppo vicino a un altro. Soluzione: Non toccarla più. Per la prossima, distanziala di almeno 3 cm (30 mm) ed entra dritto.
• La matita non esce dalla faccia dietro — La faccia dietro si allontana (il sacchetto cede) invece di lasciarsi forare. Soluzione: Tieni il sacchetto più teso dalla chiusura e gira un po' la matita mentre spingi.
• Gocciola dalla chiusura — Lo zip non è chiuso bene o ci sono residui d'acqua. Soluzione: Asciuga la chiusura con della carta, richiudila e ripassala con le dita.
• Esce aria o schizza acqua quando fori in alto — Hai forato sopra il livello dell'acqua: lì c'è aria, che passa dal foro più facilmente dell'acqua, e quando schiacci il sacchetto esce soffiando e trascina delle gocce. Soluzione: Fora solo nella zona segnata, sotto il livello dell'acqua.

Sicurezza

• Le matite appuntite pungono: non mettere mai la mano dietro il sacchetto nel punto da cui esce la punta. Tieni sempre dalla chiusura.
• Fai l'attività sopra il lavello o una bacinella e asciuga il pavimento se si bagna (scivola).
• I sacchetti di plastica non sono un giocattolo: mai sulla testa, e tienili lontano dai bambini sotto i 3 anni.
• Quando le sfili, le matite bagnate possono scheggiarsi: asciugale e temperale di nuovo.

La scienza che c'è dietro

Per i bambini

Il sacchetto è fatto di plastica, e la plastica dentro è come un piatto di spaghetti: milioni di fili lunghissimi aggrovigliati. Quando la punta della matita entra veloce, i fili non si tagliano: si spostano e si tendono intorno alla matita. Siccome sono elastici, cercano di tornare al loro posto e abbracciano la matita fortissimo, proprio come un elastico per capelli. Quell'abbraccio è così stretto che l'acqua non trova da dove uscire. Se sfili la matita, il foro resta aperto e l'acqua esce.

Per l'adulto

I sacchetti per congelatore sono di polietilene a bassa densità (LDPE): un polimero di catene –CH2– lunghissime (migliaia di unità) con ramificazioni, semicristallino e al di sopra della sua temperatura di transizione vetrosa a temperatura ambiente, quindi duttile: ammette allungamenti a rottura del 300–600 %. La punta conica concentra la forza in un punto e pratica un foro piccolo; mentre il cono avanza, il film intorno si deforma radialmente (in parte elasticamente, in parte plasticamente) fino al diametro della matita, e la componente elastica lascia un anello in tensione che preme sul legno: una tenuta per interferenza, proprio come un O-ring. La pressione dell'acqua da contenere è piccola (pressione idrostatica ρgh ≈ 1 kPa con 10 cm d'acqua) e la tensione superficiale impedisce all'acqua di passare da microinterstizi di pochi micrometri. Se la puntura è lenta o la punta spuntata, la deformazione si distribuisce su una zona ampia, il film si tende fino al limite e compare una fessura che si propaga (strappo). I film di HDPE (sacchetti che scricchiolano) sono più cristallini e rigidi, con minore allungamento e più tendenza a strapparsi. Quando si sfila la matita, la deformazione plastica impedisce al foro di richiudersi: l'acqua esce.

• polimero: materiale formato da molecole lunghissime, come catene o spaghetti.
• elasticità: capacità di un materiale di allungarsi e tornare alla sua forma.
• polietilene: la plastica dei sacchetti; uno dei polimeri più usati.
• guarnizione: pezzo morbido che stringe tra due parti perché non esca un liquido o un gas.

Per età

• 5–7 anni: L'adulto tiene il sacchetto dalla chiusura e il bambino infila le matite con due mani. Fagli contare ad alta voce. Messaggio: «la plastica abbraccia la matita».
• 8–10 anni: Lo fanno da soli: segnano i punti, riempiono, infilano e registrano il record. Confrontano due tipi di sacchetto.
• 11–12 anni: Confrontano i sacchetti, misurano la pressione dell'acqua a diverse altezze (zampilli sfilando matite in alto e in basso) e scoprono che cosa sono l'LDPE e l'HDPE (simboli di riciclo 4 e 2).

In gruppo o in classe

Coppie in cortile o vicino a lavandini/bacinelle, un sacchetto e 8 matite per coppia (vanno bene le matite della classe, ben appuntite). Prima: temperare le matite e riempire una caraffa per tavolo. 20 min: previsione (3), infilare le matite (10), sfilarne una e svuotare (5), conteggio dei record alla lavagna. Tieni 5 sacchetti di ricambio e degli strofinacci.

Sfide

• Batti il record: quante matite entrano in un sacchetto da 3 L senza perdite?
• Infila le matite in modo che il sacchetto stia su da solo appoggiando le estremità delle matite su due libri.
• Trasforma il sacchetto in una doccia: decidi dove infilare e sfilare le matite per avere 3 zampilli uguali.
• Cerca in casa tre guarnizioni o tappi che funzionino come la plastica intorno alla matita e spiega come sigillano.

Altri progetti gratis

• Barca che avanza con il sapone
• Bolle di sapone giganti
• Cannone ad anelli d'aria
• Colonna di cinque liquidi
• Depuratore d'acqua a strati
• Fazzoletto asciutto sott'acqua
• Graffetta che galleggia sull'acqua
• Palloncino d'acqua a prova di fiamma
• Palombaro in bottiglia
• Spirale che gira con il calore
• Vortice tra due bottiglie
• L'uovo inghiottito dalla bottiglia
• Una nuvola dentro un barattolo

Vedi tutti i progetti